環境材料在農業生產及其環境治理中的應用

張譯文

（西南林業大學 云南昆明 650224）

環境材料在農業生產及其環境治理中的應用

張譯文

（西南林業大學 云南昆明 650224）

我國作為農業生產大國，環境問題的種類和嚴重程度也有著很大區別，所以在農業生產以及農業環境治理中應用環境材料的類型也比較多樣，主要運用在鹽堿地的土壤改良、土壤污染治理和農業的抗旱缺水中。環境材料因為其特點近年內在農業生產和環境治理中得到了越來越廣泛的運用，本文對環境材料在不同的農業環境治理中的應用進行了具體分析，探究了環境材料所發揮出的具體效用。

環境材料；農業生產；環境治理

1 環境材料和農業環境問題

環境材料又稱生態材料或是環境功能材料，這個概念首次出現是在20世紀90年代，是日本東京大學山本良一教授提出的，環境材料包括新開發的環境材料和傳統的現有材料兩種，其概念是那些在加工、制造、使用和再生過程中的人類所需材料，其使用功能最大化但是環境負荷最低。環境材料的特點主要體現在以下三個方面，（1）先進性，就是指各自最主要的功能性；（2）環境的協調性，在材料的生產過程中，能夠降低對資源以及能源的消耗，減少溫室氣體的排放，同時對廢棄物的循環再利用起到了很大的作用，符合21世紀對于新材料性能方面的要求；（3）具有舒適性，即經濟性，具有美觀舒適的外形以及較強的經濟實用性。循環再生材料、高分子材料、地環境復合材料等等都屬于環境材料，目前在環保、農業生產和工業等領域都得到了廣泛應用。

2 在鹽堿地的土壤改良中，環境材料的相關應用

2.1 鹽堿地的危害

我國非常常見又十分嚴重的農業環境問題之一就是土壤鹽堿化，在我國，鹽堿地分布廣泛、面積大，現有的鹽堿化土地占耕地面積的比重約為20%，大多數位于西部的內陸干旱和半干旱地區，同時還有濱海地區。當土壤表層的易溶性鹽分大于百分之零點六時就能稱之為鹽土，鹽堿化了的土壤會因為鹽分濃度過高而造成植物的吸水困難，或是植物在土壤中吸入的某種高濃度離子過多，在植物的體內大量積累使植物承受“單鹽毒害”。另外，植物體內鹽分過多會使其出現一系列的生理代謝失調狀況，對光合作用造成不利影響，低鹽濃度有助于呼吸而高鹽濃度阻礙呼吸，加速了植物的蛋白質分解以及植物的死亡。

2.2 環境材料與鹽堿地的改良

有很多方法可以改良鹽堿地，比方說，物理措施、水利措施、化學措施以及生物措施等等，其中采用環境材料進行土壤改良是比較新的現代化化學措施，循環經濟以及現代化工的發展推動了這種措施的廣泛應用。目前，用于改良鹽堿地的環境材料有兩類，一類是起替換作用的加鈣環境材料，例如石灰石、氧化鈣、煤矸石和石膏等；另一類是起化學作用的加酸環境材料，例如硫磺、腐殖酸、硫酸鋁以及酸性肥料等。

3 在土壤重金屬污染治理中，環境材料的相關應用

3.1 土壤重金屬污染的危害

土壤重金屬污染常常是由于工業與城市污染以及農業施肥和污水灌溉等引起的，城市化和工業化的加速使得土壤重金屬污染更為嚴重。我國約有2500×104hm2的土地是受到重金屬污染的，約占總農田面積的1/5。過量的重金屬在土壤中會滯留在土壤耕作層，對植物生長有非常嚴重的影響，同時土壤中的重金屬在土壤中會滯留很長時間，也不容易被微生物分解，時間久了，水以及種植在土壤中的植物就成為重金屬危害傳遞的介質，給人類的健康帶來不利的影響，然而治理與恢復難度也是十分大的。

3.2 在土壤重金屬污染治理中，環境材料的應用

重金屬污染土壤的修復技術分為四種，分別是生物措施、物理化學措施、化學改良措施和工程措施，其中包含微生物菌劑以及植物，以化學固化修復技術和生物修復技術應用最為廣泛。

從大的范圍上來講，化學固化修復是化學修復技術之一，往土壤里加重金屬鈍化劑和重金屬固化劑，使土壤和土壤里的重金屬的理化性質發生改變，這樣土壤中的重金屬的遷移能力和生物有效性會因為吸附和沉淀而降低。粘土礦物、磷酸鹽、無機礦物、有機堆肥和微生物等都是常見的重金屬穩定固化修復材料。其中有機材料和礦物材料可以對重金屬發揮良好的穩定效應，這些有機質可以對土壤中的Cr6+進行還原，變為Cr3+從而降低其毒性，同時讓重金屬生成硫化物沉淀。而沸石、磷酸鹽和含鐵礦物等材料優點是便于獲得、價格低廉并且高效，對重金屬污染土壤的控制和修復作用明顯。高分子保水材料是目前新發現的一種環境材料，對重金屬有較好的固化作用，實驗證明高分子化合物一方面可以讓重金屬對植物污染的作用降低，所以作物不會過多的吸收重金屬；另一方面可以對土壤結構進行改良、轉化養分并且直接給作物的根系提供水分。

4 環境材料應用于農業抗旱節水中

農業的發展離不開水源，我國每年有約4×1011m3的水用于農業活動，約占總用水量的70%，而其中90%的水都用于農田灌溉。對于農業灌溉用水來說有三個問題最為顯著，（1）水資源欠缺，干旱問題十分嚴重制約了農業灌溉的面積；（2）不能科學合理的利用那部分已被開發利用的水資源，出現了十分嚴重的浪費情況，例如寧夏回族自治區以及內蒙古自治區依舊運用農田漫灌的灌溉方式，灌溉水利用率僅有40%左右，而發達國家的利用率在90%左右；（3）水資源的污染情況非常嚴重。在農業抗旱節水中應用的環境材料主要有土壤保水劑與作物葉面抗蒸騰劑，這些都屬于物理性材料的范疇。

5 結語

材料學和環境學的檢查結合醞釀出了環境材料，但是將其應用在農業生產和環境治理中還有很多問題。伴隨著可持續發展理論的逐漸發展和循環經濟理論的逐步深化，人們對農業生產以及環境治理會更加重視，自然也會更好地發揮出環境材料在其中的作用。

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